Spalart-Allmarasモデル — トラブルシューティングガイド

症状: 計算中に $\tilde{\nu}$ が負値に発散し、NaN/Infが発生

原因: 初期条件が不適切（$\tilde{\nu}$ の初期値がゼロまたは非常に小さい）、メッシュ品質が悪い、逆流が入口境界で発生

対策:

• 初期値を $\tilde{\nu} = 3\nu$ 〜 $5\nu$ に設定
• SA-negバリアントを使用（Fluentでは自動対応）
• 入口の $\tilde{\nu}$ 値を上げる（$10\nu$ 程度に増やして安定化後に戻す）
• メッシュ品質指標（スキューネス < 0.85）を確認

症状: 散逸項 $c_{w1}f_w(\tilde{\nu}/d)^2$ が異常値を取り、渦粘性が過大または過小

原因: 複数の壁面が近接する領域（隙間、薄い構造）で壁面距離が正しく計算されない

対策:

• FluentではSolve > Initialize > Wall Distance を再計算
• OpenFOAMでは wallDist の method を meshWave（デフォルト）から Poisson に変更してみる
• 隙間が非常に狭い場合は形状を簡略化

症状: ジェットの拡がり率が実験より20〜30%大きい

原因: SAモデルは自由せん断流に対してキャリブレーションされていない。壁面距離 $d$ が大きい領域で散逸が不足し、渦粘性が過大になる

対策:

• 噴流・混合層の解析にはSST k-omegaまたはk-epsilon Realizableを使う
• DES/DDESに切り替えて自由せん断層をLESで解く

症状: 翼面の層流-乱流遷移位置が実験と異なる

原因: 標準SAモデルは完全乱流を仮定。遷移を予測する機能がない

対策:

• 遷移を考慮したいならSA + $\gamma$-$Re_\theta$ 遷移モデルを使う
• Fluentでは Transition SST が利用可能
• trip条件で遷移位置を手動指定する方法もある（NASAケースではよく使われる）

NASA Turbulence Modeling Resource (https://turbmodels.larc.nasa.gov/) が最も信頼できる。以下のケースが推奨だ。